建筑理论力学之静力学公理和物体的受力分析课件

建筑力学建筑力学1一组房屋破坏的图片一组房屋破坏的图片2建筑理论力学之静力学公理和物体的受力分析课件3建筑理论力学之静力学公理和物体的受力分析课件4建筑理论力学之静力学公理和物体的受力分析课件5建筑理论力学之静力学公理和物体的受力分析课件6建筑理论力学之静力学公理和物体的受力分析课件7建筑理论力学之静力学公理和物体的受力分析课件8建筑理论力学之静力学公理和物体的受力分析课件9建筑理论力学之静力学公理和物体的受力分析课件10建筑理论力学之静力学公理和物体的受力分析课件11建筑理论力学之静力学公理和物体的受力分析课件12第一篇静力学第一篇静力学13静力学的任务力系简化力系的平衡条件建筑力学静力学的任务力系简化力系的平衡条件建筑力学14第一篇静力学第一章

静力学公理和物体的受力分析第二章平面力系的简化和平衡第三章空间力系的简化和平衡第四章摩擦建筑力学第一篇静力学第一章静力学公理和物体的受力分析建15§1-1基本概念

§1-2静力学公理

§1-3力系的等效§1-4平面力矩和平面力偶§1-5约束与约束力

§1-6受力分析与受力图

第一章静力学公理和物体的受力分析

建筑力学§1-1基本概念第一章建筑力学16静力学:研究物体在力系作用下平衡规律的科学。平衡:物体相对于地球保持静止或作匀速直线运动。力系：作用于物体上的一群力。平衡力系：使物体保持平衡的力系。刚体：在力的作用下不变形的物体。（理想化的力学模型）§1-1基本概念

建筑力学静力学:研究物体在力系作用下平衡规律的科学。§1-1基17力的概念§1-1基本概念

力——物体间的相互机械作用力的两种作用效应使物体运动状态发生改变（外效应）使物体变形（内效应）2.力的三要素作用点（线）大小（单位：牛【顿】（N）或千牛【顿】（KN）1KN=1000N）方向建筑力学1.力和力的两种作用效应力的概念§1-1基本概念力——物体间的相互机械作用力183.力的表示法是一个有大小有方向的矢量§1-1基本概念

FAα

10KN建筑力学3.力的表示法§1-1基本概念FAα10KN建筑力19公理1:力的平行四边形法则公理2:二力平衡条件公理3:加减平衡力系原理公理4:作用和反作用定律§1-2静力学公理建筑力学公理1:力的平行四边形法则§1-2静力学公理建筑力学20公理1:力的平行四边形法则

作用在物体上同一点的两个力，可以合成为一个合力，合力也作用于该点，其大小和方向由这两个力矢为边所构成的平行四边形的对角线确定。§1-2静力学公理建筑力学公理1:力的平行四边形法则§1-2静力学公理建筑21合力矢也可用力三角形求得,此公理表明了最简单力系的简化规律，是复杂力系简化的基础。建筑力学合力矢也可用力三角形求得,此公理表明了最简单力系的简化规律22公理2:二力平衡条件作用在刚体上的两个力，使刚体处于平衡的必要和充分条件是：这两个力大小相等，方向相反，且作用在同一直线上.最简单力系的平衡条件建筑力学公理2:二力平衡条件最简单力系的平衡条件建筑力学23在两个力作用下平衡的刚体——二力构件二力构件受力沿力作用点连线方向ABAB二力构件承受外力与本身形状无关建筑力学在两个力作用下平衡的刚体——二力构件二力构件受力沿力作用点连24公理3:加减平衡力系原理建筑力学在作用于刚体上的已知力系中，加上或去掉任意的平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用效应。公理3:加减平衡力系原理建筑力学在作用于刚25AB推理1力的可传性

作用在刚体上的力是滑动矢量，力的三要素为大小、方向和作用线。AB建筑力学作用于刚体上某点的力，可以沿其作用线移至刚体内任一点，而不改变它对于刚体的作用。AB推理1力的可传性作用在刚体上的力是滑动矢量，力的三要26当刚体受三个力作用,且这三个力构成平衡力系，若其中两个力的作用线汇交于一点，则第三个力作用线必交于同一点，且三个力的作用线在同一平面内。推理2三力平衡汇交定理建筑力学当刚体受三个力作用,且这三个力构成平衡力系，若其中27公理4:作用和反作用定律作用力和反作用力总是同时存在，同时消失,等值、反向、共线，作用在相互作用的两个物体上(在画物体受力图时要注意此公理的应用)。ABAB建筑力学公理4:作用和反作用定律ABAB建筑力学28如果两个力系使刚体产生相同的运动状态变化，这两个力系互为等效力系。一个力系用其等效力系来代替，称为力系的等效替换。用一个简单力系等效替换一个复杂力系称为力系的简化。如果一个力与一个力系等效，称该力是这个力系的合力！§1-3力系的等效建筑力学如果两个力系使刚体产生相同的运动状态变化，一个力系用其等效力29力对点之矩(力矩)矩心o，力臂d，单位：N.m从平面的角度研究力对刚体的转动(趋势)效应，用力矩来度量。§1-4平面力矩和平面力偶建筑力学力对点之矩(力矩)矩心o，力臂d，单位：N.m从平面的角度研30力偶:作用于同一物体上的大小相等,方向相反且不共线的两个平行力组成的特殊力系.平面力偶建筑力学力偶:作用于同一物体上的大小相等,方向平面力偶建筑力学31两力作用线之间的垂直距离d称为力偶臂.力偶(F,F’)两个力所在平面称力偶作用面.力偶矩是力偶作用的唯一量度。建筑力学两力作用线之间的垂直距离d称为力偶臂.力偶(F,F’)两32平面力偶对刚体的转动效应（大小和转向）用力偶矩来度量。建筑力学平面力偶对刚体的转动效应（大小和转向）用力偶矩来度量。建筑力33力偶的性质1.力偶在任意坐标轴上的投影等于零。建筑力学力偶的性质1.力偶在任意坐标轴上的投影等于零。建筑力学342.只要保持力偶矩不变，力偶可在其作用面内任意移转，且可以同时改变力偶中力的大小与力臂的长短，对刚体的作用效果不变.建筑力学2.只要保持力偶矩不变，力偶可在其作用面内任意移转，且可以同353力偶对任意点之矩恒为力偶矩建筑力学3力偶对任意点之矩恒为力偶矩建筑力学36自由体：位移不受限制的物体叫自由体。非自由体：位移受限制的物体叫非自由体。约束：对非自由体的某些位移起限制作用的条件称为约束.(即构成限制条件的物体.)§1-5约束与约束力建筑力学自由体：位移不受限制的物体叫自由体。§1-5约束与约束力37约束(反)力特点:1.大小常常是未知的;2.方向总是与约束限制的物体的(相对)位移方向相反;3.作用点在物体与约束相接触的那一点。主动力：促使物体运动或有运动趋势的力，在静力学中它作为已知条件给出。§1-5约束与约束力建筑力学§1-5约束与约束力建筑力学38

1.柔索约束(由柔软无重的绳索,胶带或链条等构成的约束):工程常见的约束及相应的约束力建筑力学物体受到约束（柔索）的约束力:作用在接触点，方向沿着柔索背离物体。1.柔索约束(由柔软无重的绳索,胶带或链条等构成的约束):39柔索只能受拉力，又称张力.胶带对轮的约束力沿轮缘的切线方向.建筑力学柔索只能受拉力，又称张力.建筑力学40物体受到约束(光滑面)的约束力:作用在接触点处，其方向沿接触面在该点的公法线上，并指向物体。

2.光滑面约束(具有光滑接触面（线、点）的约束)建筑力学物体受到约束(光滑面)的约束力:作用在接触点处，其方向沿接41建筑力学建筑力学42圆柱铰链物体之间的约束力:通过铰链中心。3.光滑铰链约束

销钉

建筑力学圆柱铰链物体之间的约束力:通过铰链中心。3.光滑铰链434.固定铰链支座约束建筑力学4.固定铰链支座约束建筑力学44物体受到约束(固定铰链支座)的约束力:通过铰链中心。建筑力学物体受到约束(固定铰链支座)的约束力:通过铰链中心。建筑力学45力偶:作用于同一物体上的大小相等,方向活动铰支座(辊轴支座)约束使物体运动状态发生改变（外效应）根据问题的要求，研究对象可以是一个物体，或几个相联系的物体组成的物体系统。当刚体受三个力作用,且这三个力构成平衡力系，若其中两个力的作用线汇交于一点，则第三个力作用线必交于同一点，且三个力的作用线在同一平面内。力偶(F,F’)两个力所在平面称力偶作用面.物体受到约束(光滑面)的约束力:作用在接触点处，其方向沿接触面在该点的公法线上，并指向物体。公理2:二力平衡条件作用点在物体与约束相接触的那一点。合力矢也可用力三角形求得,此公理表明了最简单力系的简化规律，是复杂力系简化的基础。在明确研究对象之后，必须将其周围的约束全部解除，单独画出它的简单图形。§1-1基本概念公理4:作用和反作用定律矩心o，力臂d，单位：N.作用在刚体上的两个力，使刚体处于平衡的必要和充分条件是：这两个力大小相等，方向相反，且作用在同一直线上.5.活动铰支座(辊轴支座)约束建筑力学力偶:作用于同一物体上的大小相等,方向5.活动铰支座(46物体受到的约束力:只能沿光滑支撑面的法线方向，并通过铰链中心。建筑力学物体受到的约束力:只能沿光滑支撑面的法线方向，并通过476.固定端约束物体受到的约束力:任意力系，简化结果如图,大小未知。建筑力学6.固定端约束物体受到的约束力:任意力系，简化结果如48建筑理论力学之静力学公理和物体的受力分析课件49建筑理论力学之静力学公理和物体的受力分析课件50解除约束定理：当受约束的物体受到某些主动力的作用时，若将其部分或全部的约束除去，代之以相应的约束力，则物体的运动状态不受影响。§1-6物体的受力分析和受力图建筑力学解除约束定理：§1-6物体的受力分析和受力图建筑力学51研究对象：需要研究的物体分离体设想把研究对象从周围的约束中分离出来，单独画其简图，称为取分离体。受力分析考察分离体受了几个外力，每个力的作用位置和方向。受力图在分离体上画上其所受的全部外力---主动力和约束力。§1-6物体的受力分析和受力图建筑力学研究对象：需要研究的物体§1-6物体的受力分析和受力图建52受力分析示例建筑力学受力分析示例建筑力学53结论1：有些约束力。根据约束性质，只能确定其作用点和作用线的方位，至于指向，可先任意假设，以后可通过计算验证。建筑力学结论1：有些约束力。根据约束性质，只能确定其作用点和建筑力学54说明：三力平衡必汇交一点,当三力平行时，在无限远处汇交，它是一种特殊情况。建筑力学说明：三力平衡必汇交一点,当三力平行时，在无限远处汇交，它55建筑力学建筑力学56结论2：内外力的区分不是绝对的，只有相对于某一确定的研究对象才有意义。建筑力学结论2：内外力的区分不是绝对的，只有相对于某一确定的57（1）对象明确，分离彻底。a.根据问题的要求，研究对象可以是一个物体，或几个相联系的物体组成的物体系统。b.在明确研究对象之后，必须将其周围的约束全部解除，单独画出它的简单图形。（2）力不能凭空产生，有力必有施力物体注意事项（3）根据每个约束单独作用时，由该约束本身的特性确定约束的方向。建筑力学（1）对象明确，分离彻底。a.根据问题的要求，研究对象可以58（4）不画内力，只画外力。（5）物体之间的相互作用力应满足作用与反作用定律。内力是所取研究对象内部各物体间的相互作用力；外力是研究对象以外的物体对研究对象的作用力。建筑力学（4）不画内力，只画外力。（5）物体之间的相互作用力应满足作59谢谢谢谢60建筑力学建筑力学61一组房屋破坏的图片一组房屋破坏的图片62建筑理论力学之静力学公理和物体的受力分析课件63建筑理论力学之静力学公理和物体的受力分析课件64建筑理论力学之静力学公理和物体的受力分析课件65建筑理论力学之静力学公理和物体的受力分析课件66建筑理论力学之静力学公理和物体的受力分析课件67建筑理论力学之静力学公理和物体的受力分析课件68建筑理论力学之静力学公理和物体的受力分析课件69建筑理论力学之静力学公理和物体的受力分析课件70建筑理论力学之静力学公理和物体的受力分析课件71建筑理论力学之静力学公理和物体的受力分析课件72第一篇静力学第一篇静力学73静力学的任务力系简化力系的平衡条件建筑力学静力学的任务力系简化力系的平衡条件建筑力学74第一篇静力学第一章

静力学公理和物体的受力分析第二章平面力系的简化和平衡第三章空间力系的简化和平衡第四章摩擦建筑力学第一篇静力学第一章静力学公理和物体的受力分析建75§1-1基本概念

§1-2静力学公理

§1-3力系的等效§1-4平面力矩和平面力偶§1-5约束与约束力

§1-6受力分析与受力图

第一章静力学公理和物体的受力分析

建筑力学§1-1基本概念第一章建筑力学76静力学:研究物体在力系作用下平衡规律的科学。平衡:物体相对于地球保持静止或作匀速直线运动。力系：作用于物体上的一群力。平衡力系：使物体保持平衡的力系。刚体：在力的作用下不变形的物体。（理想化的力学模型）§1-1基本概念

建筑力学静力学:研究物体在力系作用下平衡规律的科学。§1-1基77力的概念§1-1基本概念

力——物体间的相互机械作用力的两种作用效应使物体运动状态发生改变（外效应）使物体变形（内效应）2.力的三要素作用点（线）大小（单位：牛【顿】（N）或千牛【顿】（KN）1KN=1000N）方向建筑力学1.力和力的两种作用效应力的概念§1-1基本概念力——物体间的相互机械作用力783.力的表示法是一个有大小有方向的矢量§1-1基本概念

FAα

10KN建筑力学3.力的表示法§1-1基本概念FAα10KN建筑力79公理1:力的平行四边形法则公理2:二力平衡条件公理3:加减平衡力系原理公理4:作用和反作用定律§1-2静力学公理建筑力学公理1:力的平行四边形法则§1-2静力学公理建筑力学80公理1:力的平行四边形法则

作用在物体上同一点的两个力，可以合成为一个合力，合力也作用于该点，其大小和方向由这两个力矢为边所构成的平行四边形的对角线确定。§1-2静力学公理建筑力学公理1:力的平行四边形法则§1-2静力学公理建筑81合力矢也可用力三角形求得,此公理表明了最简单力系的简化规律，是复杂力系简化的基础。建筑力学合力矢也可用力三角形求得,此公理表明了最简单力系的简化规律82公理2:二力平衡条件作用在刚体上的两个力，使刚体处于平衡的必要和充分条件是：这两个力大小相等，方向相反，且作用在同一直线上.最简单力系的平衡条件建筑力学公理2:二力平衡条件最简单力系的平衡条件建筑力学83在两个力作用下平衡的刚体——二力构件二力构件受力沿力作用点连线方向ABAB二力构件承受外力与本身形状无关建筑力学在两个力作用下平衡的刚体——二力构件二力构件受力沿力作用点连84公理3:加减平衡力系原理建筑力学在作用于刚体上的已知力系中，加上或去掉任意的平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用效应。公理3:加减平衡力系原理建筑力学在作用于刚85AB推理1力的可传性

作用在刚体上的力是滑动矢量，力的三要素为大小、方向和作用线。AB建筑力学作用于刚体上某点的力，可以沿其作用线移至刚体内任一点，而不改变它对于刚体的作用。AB推理1力的可传性作用在刚体上的力是滑动矢量，力的三要86当刚体受三个力作用,且这三个力构成平衡力系，若其中两个力的作用线汇交于一点，则第三个力作用线必交于同一点，且三个力的作用线在同一平面内。推理2三力平衡汇交定理建筑力学当刚体受三个力作用,且这三个力构成平衡力系，若其中87公理4:作用和反作用定律作用力和反作用力总是同时存在，同时消失,等值、反向、共线，作用在相互作用的两个物体上(在画物体受力图时要注意此公理的应用)。ABAB建筑力学公理4:作用和反作用定律ABAB建筑力学88如果两个力系使刚体产生相同的运动状态变化，这两个力系互为等效力系。一个力系用其等效力系来代替，称为力系的等效替换。用一个简单力系等效替换一个复杂力系称为力系的简化。如果一个力与一个力系等效，称该力是这个力系的合力！§1-3力系的等效建筑力学如果两个力系使刚体产生相同的运动状态变化，一个力系用其等效力89力对点之矩(力矩)矩心o，力臂d，单位：N.m从平面的角度研究力对刚体的转动(趋势)效应，用力矩来度量。§1-4平面力矩和平面力偶建筑力学力对点之矩(力矩)矩心o，力臂d，单位：N.m从平面的角度研90力偶:作用于同一物体上的大小相等,方向相反且不共线的两个平行力组成的特殊力系.平面力偶建筑力学力偶:作用于同一物体上的大小相等,方向平面力偶建筑力学91两力作用线之间的垂直距离d称为力偶臂.力偶(F,F’)两个力所在平面称力偶作用面.力偶矩是力偶作用的唯一量度。建筑力学两力作用线之间的垂直距离d称为力偶臂.力偶(F,F’)两92平面力偶对刚体的转动效应（大小和转向）用力偶矩来度量。建筑力学平面力偶对刚体的转动效应（大小和转向）用力偶矩来度量。建筑力93力偶的性质1.力偶在任意坐标轴上的投影等于零。建筑力学力偶的性质1.力偶在任意坐标轴上的投影等于零。建筑力学942.只要保持力偶矩不变，力偶可在其作用面内任意移转，且可以同时改变力偶中力的大小与力臂的长短，对刚体的作用效果不变.建筑力学2.只要保持力偶矩不变，力偶可在其作用面内任意移转，且可以同953力偶对任意点之矩恒为力偶矩建筑力学3力偶对任意点之矩恒为力偶矩建筑力学96自由体：位移不受限制的物体叫自由体。非自由体：位移受限制的物体叫非自由体。约束：对非自由体的某些位移起限制作用的条件称为约束.(即构成限制条件的物体.)§1-5约束与约束力建筑力学自由体：位移不受限制的物体叫自由体。§1-5约束与约束力97约束(反)力特点:1.大小常常是未知的;2.方向总是与约束限制的物体的(相对)位移方向相反;3.作用点在物体与约束相接触的那一点。主动力：促使物体运动或有运动趋势的力，在静力学中它作为已知条件给出。§1-5约束与约束力建筑力学§1-5约束与约束力建筑力学98

1.柔索约束(由柔软无重的绳索,胶带或链条等构成的约束):工程常见的约束及相应的约束力建筑力学物体受到约束（柔索）的约束力:作用在接触点，方向沿着柔索背离物体。1.柔索约束(由柔软无重的绳索,胶带或链条等构成的约束):99柔索只能受拉力，又称张力.胶带对轮的约束力沿轮缘的切线方向.建筑力学柔索只能受拉力，又称张力.建筑力学100物体受到约束(光滑面)的约束力:作用在接触点处，其方向沿接触面在该点的公法线上，并指向物体。

2.光滑面约束(具有光滑接触面（线、点）的约束)建筑力学物体受到约束(光滑面)的约束力:作用在接触点处，其方向沿接101建筑力学建筑力学102圆柱铰链物体之间的约束力:通过铰链中心。3.光滑铰链约束

销钉

建筑力学圆柱铰链物体之间的约束力:通过铰链中心。3.光滑铰链1034.固定铰链支座约束建筑力学4.固定铰链支座约束建筑力学104物体受到约束(固定铰链支座)的约束力:通过铰链中心。建筑力学物体受到约束(固定铰链支座)的约束力:通过铰链中心。建筑力学105力偶:作用于同一物体上的大小相等,方向活动铰支座(辊轴支座)约束使物体运动状态发生改变（外效应）根据问题的要求，研究对象可以是一个物体，或几个相联系的物体组成的物体系统。当刚体受三个力作用,且这三个力构成平衡力系，若其中两个力的作用线汇交于一点，则第三个力作用线必交于同一点，且三个力的作用线在同一平面内。力偶(F,F’)两个力所在平面称力偶作用面.物体受到约束(光滑面)的约束力:作用在接触点处，其方向沿接触面在该点的公法线上，并指向物体。公理2:二力平衡条件作用点在物体与约束相接触的那一点。合力矢也可用力三角形求得,此公理表明了最简单力系的简化规律，是复杂力系简化的基础。在明确研究对象之后，必须将其周围的约束全部解除，单独画出它的简单图形。§1-1基本概念公理4:作用和反作用定律矩心o，力臂d，单位：N.作用在刚体上的两个力，使刚体处于平衡的必要和充分条件是：这两个力大小相等，方向相反，且作用在同一直线上.5.活动铰支座(辊轴支座)约束建筑力学力偶:作用于同一物体上的大小相等,方向5.活动铰支座(106物体受到的约束力:只能沿光滑支撑面的法线方向，并通过铰链中心。建筑力学物体受到的约束力:只能沿光滑支撑面的法线方向，并通过1076.固定端约束物体受到的约束力:任意力系，简化结果如图,